火星地面激光卫星通信的可行性研究

自由空间光 (FSO) 通信使用激光是电信领域的快速发展领域，可提供相对于传统射频技术的优势。例如，光学激光链路可能允许传输更高的数据率，所需操作功率更少，系统更小，且降低被窃听的风险。近年来，FSO 激光链路已在各种环境和场景中演示、测试或集成，包括地面通信、地面站与低轨道小卫星之间的链路、地面与月轨卫星之间的链路、作为科学或商业空间中继网络的一部分，以及月球之外的深空通信。火星表面与之之间的 FSO 链路是这些发展的自然延伸。在本文中，我们评估了火星大气对光学通信链路传播的影响，重点关注尘埃对总链路预算的影响。我们使用火星气候数据库的输出生成火星标准气候以及温暖（尘暴）大气中尘埃光学深度的图。随后将这些尘埃光学深度外推到 1.55 um 波长，并翻译为总倾斜路径光学深度，以计算火星表面与太阳同步轨道卫星之间的链路预算和可用性统计。本研究的结果与未来火星任务相关，这些任务可能需要与火星表面或其它地方进行激光通信。例如，结果可用于约束适合火星环境的通信终端设计，或评估地面站位置的链路性能。